Co to jest zasada wykluczenia Pauliego?

W zastosowaniach w chemii i mechanice kwantowej zasada wykluczenia Pauliego dotyczy umieszczania elektronów w atomie. Zasada mówi, że każdy elektron w atomie musi mieć unikalne liczby kwantowe. Liczby kwantowe wskazują na podpowłokę oraz rozmiar, umiejscowienie i poziom energii orbitali, w których można znaleźć elektrony, a także spin każdego elektronu.

W atomie elektrony krążą wokół jądra. Obszary, w których określone elektrony zajmują przestrzeń, nazywane są orbitami, a orbitale są zgrupowane w podpowłoki. Liczba elektronów w danej orbicie lub podpowłoce jest podyktowana przez zasadę wykluczenia Pauliego, która mówi, że żadne dwa elektrony nie mogą mieć identycznych liczb kwantowych. Istnieją cztery liczby kwantowe dla elektronów, które razem określają ogólną lokalizację elektronu w danym atomie. Liczby kwantowe nazywane są podstawowymi, azymutalnymi, magnetycznymi i spinowymi.

Zasada liczby kwantowej wskazuje poziom i rozmiar energii danego orbitalu. Energia wzrasta, gdy orbitale elektronowe odsuwają ojca od jądra. Ta liczba kwantowa jest wskazywana przez liczbę całkowitą. Kiedy naukowiec notuje pozycję elektronu w atomie, podstawową liczbą kwantową jest pierwsza zapisana rzecz.

Azymutalne i magnetyczne liczby kwantowe dostarczają informacji o podpowłoce orbity. Azimuthal, wskazując rzeczywistą podpowłokę, dyktuje informacje o tej podpowłoce. Magnes określa, ile orbitali znajduje się w danej podpowłoce i wskazuje, na której orbicie przebywa elektron. Chociaż liczbę azymutalną można wskazać cyfrą, notacja naukowa jest zapisana jako litera: s, p, d lub f. Magnetyczna liczba kwantowa jest oznaczona cyfrą górną w notacji naukowej, ale w przeciwnym razie jest wymieniona jako zero lub liczba dodatnia lub ujemna.

Spin elektronu może być zgodny lub przeciwny do ruchu wskazówek zegara. Zasada wykluczenia Pauliego mówi, że każdy elektron na orbicie musi wirować w innym kierunku. Ponieważ istnieją tylko dwie opcje, tylko dwa elektrony mogą zajmować ten sam orbital i pozostać wyjątkowe. Obroty są oznaczone dodatnim lub ujemnym „ ^1/2 ” lub strzałkami skierowanymi w górę lub w dół.

Zasada wykluczenia Pauliego służy jako podstawa do wyjaśnienia wiązania między atomami, a także reguł i zjawisk naukowych. Ma zastosowania w teorii reguł i pasm Hunda. Ponadto pomaga określić, kiedy i jak gwiazdy zapadają się w stadiach swojego istnienia w białego karła i gwiazdy neutronowej.